Печальное открытие. Снова о стеклопластике.

По просьбе читателей мы стараемся давать зеленую улицу любым (к сожалению, редким) конкретным сведениям о конструкции и технологии изготовления современных малых судов за рубежом (см., например, “Американский катер — а что внутри?” в “КиЯ” № 183). Поэтому острый критический материал под полным названием “Печальное открытие, или «Выпускаются ли еще стеклопластиковые суда?», опубликованный на сайте “Агентства Д. Паскоэнд Ко”, сразу же привлек внимание наших специалистов.

Предлагая вашему вниманию сокращенный его перевод, подчеркнем, что меньше всего хотели подорвать доверие читателей к стеклопластику и “усовершенствованным композитам”, как и к продукции ведущих специализированных фирм. Тем более, что нам неизвестно их мнение по поводу причин поломок, осмотренных сюрвейером Дэвидом Паско.

Однако отметим, что он известен в США как авторитетный автор 150 статей в технических журналах и нескольких книг, в том числе таких, как “Обследование стеклопластиковых моторных яхт” (2001 г.) и “Справочник покупателя лодки с подвесным мотором” (2002 г.). Продукция наших специализированных судостроительных центров, накопивших немалый опыт постройки стеклопластиковых судов всех размерений — от картопмини до серийных 320тонных тральщиков, считается достаточно надежной.

В последнее время возникло немало мелких производств, в том числе и таких, о качестве продукции которых трудно сказать что — нибудь определенное. Еще сложнее оценить работу самодеятельных судостроителей — любителей, пользующихся случайными материалами, не имеющих нужного опыта и надлежащих условий. Обратить их внимание на первостепенную важность вопросов контроля качества — такова цель этой публикации.

Над ФортЛодердейлом в прошлом году пронеслись два небольших урагана и один тропический шторм, повредившие лодки беспечных владельцев. Эти суда попали на распродажу, в связи с чем я их и осматривал. Многие из них выглядели так, будто — их в открытом море застиг свирепый ураган Эндрю, а вовсе не шторм со скоростью ветра около 12 м/с.

Друг судовладельца – дефектоскоп.

Полувековой опыт пластикового судостроения не дал однозначного ответа на вопрос, как отформовать корпус, чтобы не иметь с ним проблем на протяжении всего срока эксплуатации. Нам не хватает осознанного опыта владения корпусами, изготовленными с теми или иными технологическими особенностями, понимания их пригодности в конкретных условиях эксплуатации, что послужило бы основой для принятия решения при покупке нового либо бывшего в эксплуатации судна.

Предлагаемое рассуждение на тему качества стеклопластиковых корпусов наверняка даст полезную информацию для этого.

Ничто не вечно

Во всем мире из стеклопластика изготавливают преобладающую по сравнению с прочими материалами часть промышленных катеров и яхт. Но данных, надежно связывающих тип исходных материалов для производства композитов и геометрические параметры конструкции с ее ресурсом и стойкостью к повреждениям, до сих пор не существует.

Причина проста: армированные композиты и, в частности, стеклопластик как наиболее типичный их представитель являются конструкционными материалами, получаемыми непосредственно во время постройки корпуса на верфи. Его механические свойства тесно связаны с конструкцией конкретного корпуса и принятыми на верфи технологиями, а их крайне сложно нормировать – далеко не всегда удается контролировать влияющие на качество факторы.

В отличие от металлов, применяемые для изготовления корпусов судов слоистые композиты типа стеклопластика подвержены старению. Причина этого – постепенная естественная деградация матрицы связующего вещества (полиэфирных либо эпоксидных смол) под воздействием воды, ультрафиолета, температурных перепадов.

В процессе старения пластик конструкции постепенно снижает механические свойства, но практически не изменяет своего внешнего вида и размеров, поэтому анализ его состояния путем контроля геометрических размеров сечения конструкции из композиционных материалов, в отличие от металла, лишен смысла.

При неблагоприятном сочетании условий естественное старение может привести как к распаду матрицы в толще, так и к снижению прочности контакта матрицы с армирующими волокнами, следствием чего станет ослабление ламината и накопление в нем дефектов.

Вакуумное формование крупногабаритных изделий из стеклопластика.

 

При выклейке крупногабаритных изделий из композиционных материалов — материалов, включающих в себя упрочняющий наполнитель и связующее, основная сложность заключается в получении однородной структуры. Прочность композиционного материала и все его несущие свойства во многом зависят от свойств наполнителя. Если взять наполнитель с более высокими прочностными свойствами, то и композиционный материал будет более прочным.

Для изготовления крупногабаритных изделий применяют волокнистые наполнители, как тканые, так и нетканые. К тканым относятся стеклоткани различных марок, ткани из углеродных и полиамидных волокон, к нетканым — стекловолокно, крученое и ровницу, волокно — путанка и стекловойлочные маты. На качество композиционного материала большое влияние оказывает и адгезия — свойство связующего вступать в поверхностное взаимодействие с волокнами наполнителя. Если адгезия слабая, часть микроволокон не включается в «работу» и является лишь балластом; если сильная, то материал, приобретая монолитность, получается более прочным.

В зависимости от направления наполнителя все волокнистые материалы обладают определенными свойствами. Известно, что вдоль упрочняющего волокна прочность материала в несколько раз выше. Если же материал слоистый, собран из наложенных друг на друга слоев ткани, то его прочность в межслоевом направлении не превышает прочность связующего. В зависимости от типа связующего и наполнителя, а также от их свойств оптимальное соотношение между связующим и наполнителем составляет 40 : 60, 50 : 50. Иными словами, содержание в материале наполнителя и связующего должно быть примерно равным.

Первый принцип получения в домашних условиях оболочки достаточно высокого качества основывается именно на соблюдении оптимального соотношения между наполнителем и смолой. Эту задачу можно решить двумя способами. Первый из них заключается в том, что перед укладкой в матрицу стеклоткань нужно пропитать связующим. Затем следует взвесить массу одного слоя стеклоткани, взять по весу столько же смолы.

Густую эпоксидную смолу необходимо разбавить растворителем (количество растворителя, добавляемого для улучшения пропитки, подбирают опытным путем). Полиэфирную смолу можно использовать в натуральном виде. После пропитки вес ткани следует проконтролировать. Обычно получается небольшой избыток смолы. Если смола жидкая — текучая, ткань надо отжать между резиновыми валиками, например, ручного отжимного устройства стиральной машины.

Далее пропитанную стеклоткань укладывают в матрицу или пресс-форму, прикатывая валиком или «пробивая» торцевой кистью. Чтобы получить равнопрочную структуру или близкую к равнопрочной, ткань следует поворачивать под некоторым углом к продольной оси предшествующего слоя. Углы необходимо выбирать таким образом, чтобы после укладки последнего слоя продольная ось ткани была развернута на 90°.

Второй способ выбора правильного весового соотношения между смолой и тканью также прост. Сперва требуемое количество смолы наносят на формуемую поверхность и тщательно разравнивают шпателем. Затем на этот слой накладывают совершенно сухую стеклоткань, которую прикатыванием валиком или «пробивкой» торцевой кистью пропитывают смолой. Если отдельные участки ткани не пропитались в должной мере, не спешите добавлять на них смолы. Имейте в виду, что сравнительно равномерную пропитку материала можно получить при укладке последующих слоев, немного корректируя количество смолы, наносимой на предыдущий слой стеклоткани,

Опыт ручной выклейки стеклопластиковых оболочек, в частности при изготовлении корпусов виндсерфера, показал: для уплотнения структуры еще не уплотненного материала наилучшие результаты можно получить, используя дополнительные способы. Самый доступный из них — создать избыточное давление при помощи песка, насыпанного ровным слоем внутрь матрицы. Если поверхность матрицы выпуклая, то необходимо предварительно насыпать песок в небольшие мешочки. Чтобы песок (или мешочки с ним) не приклеился к формуемой поверхности, на уплотняемую поверхность следует положить полиэтиленовую пленку.

Уплотнение песком дает вполне приемлемые результаты, однако при этом матрица должна быть прочной, не должна деформироваться под нагрузкой. Самый надежный способ уплотнения стеклопластиковых крупногабаритных оболочек— вакуумный, для применения которого требуется дополнительное оборудование: вакуумный насос (любого типа, но желательно с электроприводом) и вакуумный мешок с приспособлением для крепления вакуумного шланга.

Для изготовления вакуумного мешка лучше всего использовать тонкий слой бензомаслостойкой резины или кусок обычной резины, защитив ее от воздействия агрессивных жидкостей слоем полиэтилена. Собственно мешок можно также выполнить из сложенной вдвое полиэтиленовой пленки. Размеры пленки должны позволять ей плотно прилегать ко всей формуемой поверхности.

При вакуумном формовании матрица обязательно должна иметь фланец достаточной ширины, уплотненный микропористой резиной толщиной 5—6 мм. Уплотнение не обязательно вырезать из целого куска резины, его более целесообразно склеить из нескольких полосок, однако в любом случае оно должно иметь замкнутый контур. Перед склейкой резину необходимо срезать на ус так, чтобы длина среза составила 5—7 см.

При вакуумном формовании последовательность операций следующая. Прежде всего в матрицу укладывают пропитанную смолой стеклоткань такой толщины, какая необходима для получения заданной прочности. Края стеклоткани надо подрезать, чтобы они не накладывались на фланец матрицы. Затем на не затвердевшую смолу укладывают слой полиэтиленовой пленки, перфорированной по всей поверхности через 30—40 см в шахматном порядке.

Далее на перфорированную пленку нужно положить слой мешковины или любого другого гигроскопичного материала, имеющего дренажный слой толщиной около 1 мм. На этот слой укладывают вакуумный мешок. Теперь, когда многослойный «пирог» готов, можно подключить вакуумный насос и начать откачку воздуха из внутренней полости под вакуумным мешком.

Что же происходит под полиэтиленовой покрышкой внутри «пирога»? Создавая разрежение, мы наружным давлением воздуха, примерно равным 1 кг/см², обеспечиваем равномерное обжатие формуемой оболочки. Легко подсчитать, что усилие, приложенное ко всей формуемой оболочке (речь идет о выклейке корпуса виндсерфера), превысит 20 т! Чтобы создать такое усилие при помощи пресса, потребуется уникальное оборудование.

Под воздействием наружного давления «пирог» уплотняется, а излишки смолы и воздушные пузырьки отжимаются из внутренних пор стеклоткани. Что же касается излишков смолы, то они через перфорированные отверстия промежуточного слоя полиэтилена будут впитываться в дренажный слой мешковины. Поскольку время отверждения различных типов смол различно и зависит от многих факторов (температуры, количества и вида отвердителя, времени хранения смолы и т. п.), мы советуем для надежности прикладывать давление в течение 20—24 ч.

Разборка «пирога» требует аккуратности. Самое сложное — отделить дренажный слой, в котором затвердели излишки смолы. Если дренажный слой не отламывается, его следует понемногу отгибать и подрубать зубильцем, стараясь при этом не повредить оболочку.

Если вообще не применять дренажный слой, излишки смолы будут затвердевать в складках вакуумного мешка в виде бугров неправильной формы. Такие осмоления можно удалить только механическим способом, но сделать это будет значительно труднее; кроме того оболочка получится более тяжелой.

Ю. Зотов, Н. Шершаков.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №114.

Малое судно из стеклопластика – без матриц.

Строить лодки из фанеры с наружным понрытием из стеклопластика быстро и деше­во. Я сделал несколько таких лодок, но в дальнейшем от этой технологии отказался. Не­смотря на защитный слой плас­тика, фанера быстро набирает влагу, вес корпуса увеличива­ется и сноростные характерис­тики глиссирующей лодки па­дают. И конечно — прочность фанеры значительно ниже прочности монолитного стекло­пластика. При плохой венти­ляции и в условиях повышен­ной влажности фанера быстро разрушается микроорганизма­ми и расслаивается. Стеклопластик не имеет перечисленных недостатков, однако постройка из него ло­док очень трудоемка. Необхо­димо сначала изготовить бол­ван или матрицу, отформовать на них пластииовый корпус, за­тем в него вилеить набор. Из­готовление болвана или матри­цы оправдывается при построй­ке хотя бы 4—5 лодок, но най­ти столько любителей строить одинаковые корпуса довольно трудно.

Я применил другую техно­логию. Конструкция набора корпуса практически не отли­чается от лодки с фанерной обшивкой. Сначала на стапеле устанавливаются шпангоуты, вырезанные из фанеры толщи­ной 12—16 мм (все их соеди­нения склеиваются «на ус» эпоксидным клеем]; далее в них врезается киль, а затем — стрингера. Днищевые стринге­ра рекомендую делать из ду­ба, бортовые — склеивать из несиольиих сосновых или ело­вых реек. С кромок набора, прилегающих к наружной об­шивке, снимается малка.

Вся наружная поверхность корпуса разбивается на участ­ки, в пределах которых его можно обшить одним плоским листом стеклопластика. С каждого участка снимается шаблон из картона или плотной бума­ги. Пластины в виде листов вы­клеивается на столе, причем для ускорения полимеризации используются горячие утюги. Все работы по изготовлению листов пластика необходимо вести вне помещения, посколь­ку разогретая смола обильно выделяет летучие компоненты, которые токсичны. На столе расстилается калька, служащая разделительным слоем, на нее накладываются 3—5 слоев стеклоткани, затем на всю площадь ткани, по возможно­сти равномерно, наносится эпоксидная смола, приготов­ленная с введенными в нее пластификатором и отвердителем, и проглаживается утюгом. Вязкость разогретой смо­лы снижается, благодаря это­му связующее хорошо пропи­тывает все слои в пакете стекло­ткани. На те места, где связующего оказалось недостаточно, можно нанести новую порцию смолы и снова прогладить утю­гом. Следует помнить, что оп­тимальное соотношение (по весу) связующего и стеклотка­ни находится в пределах от 40 : 60 до  50 : 50.

Чем больше утюгов исполь­зуются для проглаживания (ра­ботать удобнее двоим), тем быстрее получается пластик. Утюги необходимо периоди­чески очищать от налипшей смолы с помощью остро зато­ченного сапожного ножа или лезвия железки от рубанка. Процесс частичной полимери­зации наступает через 20—30 минут, при этом материал приобретает жесткость. Нельзя утюг задерживать на одном месте, так как нагретый учас­ток может сип»но приклеить­ся к утюгу и заготовка пласти­ка окажется непригодной.

После того, как материал станет достаточно жестким, но его еще можно легко резать ножом, оставляя ровные края среза, на стеклопластииовый лист накладывают шаблон м по нему обрезают лист буду­щей обшивии по кромкам. Кром­ки набора корпуса лодки, к которым будет приклеиваться пластик, заранее промазывают эпоксидным клеем. Торцы фа­нерных шпангоутов приходит­ся смазывать клеем несколько раз. Затем заготовку из плас­тика накладывают на набор калькой наружу и крепят к не­му мелкими гвоздиками, обес­печивая плотное прилегание склеиваемых поверхностей. Кальку с обшивии в дальней­шем удаляют шкуркой. Делать это можно при помощи дре­ли, наклеив шкурку на фибро­вый диск.

Если при укладке листа на набор он будет провисать между шпангоутами, то при­клеивать его не следует. Нуж­но заготовку прикрепить вер­тикально на солнцепеке или близ батареи парового отопле­ния для продолжения полимеризации связующего. При этом надо периодически про­верять, чтобы заготовка не стала настолько жесткой, что пластик трудно будет пробить мелкими гвоздями или затруд­нится изгиб листа по обводам. Таким образом, заранее выклеенными листами закры­вается вся поверхность корпу­са, начиная с кормы. На стрин­герах кромки отдельных лис­тов приклеиваются встык; на шпангоутах из-за их малой толщины — внахлестку. Пере­крытие кромок не должно пре­вышать толщины фанеры шпан­гоута.

Затем все неровности шпак­люют эпоксидной шпаклевкой и дают корпусу постоять двое — трое суток. После этого кор­пус можно ошкуривать, а за­тем обилеивать его дополни­тельными слоями стеклоткани до нужной толщины обшивки. При нанесении последнего слоя стеклоткани в эпоксид­ную смолу добавляют крася­щий пигмент. Далее обшивку шлифуют, если есть необходимость — окрашивают, пере­ворачивают и приступают к ра­ботам внутри корпуса.

Построенный мною таким образом катер ходит уже 8 на­вигаций. Его длина 8,5 м_г высо­та борта 1_,2 м, ширина 2,6 м; двигатель — «ЗМЗ-53». Во вре­мя эксплуатации было несколь­ко случаев наезда на топляки, и хотя набор получал повреж­дения при сильных ударах, те­чи не было. Набор от обшивки не отстает, а ремонт после  встречи с топляиом не требует больших затрат времени. Сей­час таким же способом закан­чиваю постройку десятиметро­вой яхты. В том, что получит­ся конструкция легкая, проч­ная, долговечная,— сомнений нет.

Л. Нефедов, г. Пермь.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №122.

 

 

Стеклопластик в нашем малом судостроении. Часть2.

Как отмечалось, влага вообще отрицательно влияет на свойства стеклопла­стиков, поэтому конструкционные стекломатериалы всегда аппретируют — покрывают гидрофобным составом, отталкива­ющим влагу и способствующим лучшей адгезии полиэфирного связующего к поверхности стекла. Часто в руки любителей попадают изоляци­онные стеклоткани, которые обработаны не гидрофобным конструкционным, а парафино­вым или крахмально — масляным аппретом. Та­кая обработка, напротив, вредит прочности стеклопластика, поэтому изоляционные тка­ни пригодны для применения только после их предварительного отжига с помощью электронагревателя или над пламенем горелки. Taк как отожженные волокна имеют пониженную адгезию к связующему и более склонны к осмосу, они должны применяться совместно с эпоксидной смолой.

Стекломатериалы поставляются в следую­щих видах:

ровинг — это наиболее простая форма по­ставки; представляет собой непрерывный жгут из параллельных стекловолокон, смотан­ный в шпулю. Может иметь различную толщи­ну, определяемую числом сложений (обычно от 3 до 150). что дает значение погонного веса 300 — 4300 текс (г/км);

ткани; различаются по толщине нити и спо­собу переплетения; их поверхностей плотность составляет от 200 до 1600 г/м. Широко известна отечественная стеклоткань Т11 или Т12) с аппретом ГВС-9. Она имеет сатиновое переплетение 8/3. легко принимает сложные (формы и при правильной пропитке обеспечи­вает высокую прочность готового стеклопла­стика. Ткани более жесткого полотняного переплетения называются стеклосетками и стеклорогожами. Сетку с ее тонкой структурой используют для наружных слоев пластика. Рогожа изготавливается из ровинга, имеет вы­сокую прочность и жесткость и обычно приме­няется для армирования сильнонагруженных участков корпуса судна не слишком сложной формы. Большинство тканей равнопрочны в обоих направлениях — и по основе, и по утку, но встречаются и однонаправленные жгутовые ткани, подходящие для элементов судового набора;

маты (холсты) образованы ненаправлен­ным переплетением коротких отрезков стекло­нитей. Чтобы нити не рассыпались, их склеи­вают аппретирующей эмульсией, которая растворяется в процессе пропитки стекломата  связующим. Кроме эмульсионной существу­ет порошковая связка нитей, заключающая­ся в том, что связывающий аппрет концентрируется только в точках пересечения нитей между собой. Стекломат выпускается с различной поверхностной плотностью — от 225 до 900 г/м². Армированный матом стеклопластик получается существенно менее жестким и прочным по сравнению с армированным тка­нью вследствие хаотичного расположения волокон и худшего соотношения стекло/связую­щее, и все же он наиболее популярен а конструкциях малых судов благодаря своей технологичности: мат легко пропитывается смолой, может принимать сложные формы и позволяет быстро набрать толщину изделия;

прочие разновидности стекломатериа­лов. Для конкретных технологических усло­вий выпускаются другие формы материалов: лента (тесьма), а также комбинированные маты образованные проклеенными либо про­шитыми слоями простых тканей и матов. Ком­бинированные материалы позволяют сэконо­мить время на раскрое; при этом слои заранее могут быть ориентированы оптимальным для прочности образом. Стоимость стекломатериалов зависит от предприятия — изготовителя и составляет 3 — 4 долл,/кг.

Углеволокно. При всех своих достоинствах стеклопластик в составе корпуса судна проиг­рывает металлам по жесткости. В случаях, когда соотношение жесткость/масса являет­ся определяющим параметром, могут быть использованы углеродные волокна. Их модуль упругости в три раза выше, чем у стекловолок­на. Применение углеволокна относится к сфере высоких технологий, требует особой тща­тельности в подборе типа и количества связующего; кроме того, угольное волокно на порядок дороже стеклянного, поэтому приме­нение углепластиков в судостроении до сих пор ограничивалось экспериментальными и спортивными образцами.

Арамиды. Несколько менее дорогостоя­щую альтернативу углеволокну в случаях, ког­да вес конструкции является критическим па­раметром, составляют арамидные волокна и ткани, более известные под названием «Кев­лар» или СВМ — армированный кевларом ком­позит на треть легче стеклопластика, прочнее его при растяжении и изгибе, но проигрыва­ет при сжимающий нагрузке, в качестве свя­зующего для арамидов лучше использовать эпоксидвинилэфирные смолы. Высокомодульиые волокна могут быть также скомбинированы с обычными стеклотканями, что улучшает механические свойства последних,

Заполнители. Трехслойные конструкции заняли в малом судостроении достойное мес­то благодаря присущей им высокой жесткос­ти, хорошим тепло – и звуко — изолирующим свой­ствам, возможности повышения запаса аварийной плавучести. По существу, комбина­ция двух слоев прочного материала, между ко­торыми помещен легкий малонагруженный за­полнитель, представляет собой отдельный тип композита, к совместимости компонентов ко­торого должны быть предъявлены особо жест­кие требования.

Фирмы — поставщики предла­гают разнообразные виды трехслойных заполнителей, надежность работы которых в составе полиэфирного ламината подтвержде­на опытом успешной эксплуатации изготов­ленных с их применением конструкций. Заполнители можно условно разделить на две технологически различные группы; гото­вые пластины (плиты) фиксированной толщи­ны и полуфабрикаты, образующие средний слой непосредственно в процессе формова­ния изделия.

К первой группе относятся следующие ма­териалы:

листы поливинилхлоридного или поли­уретанового пенопласта, имеющие толщину от 5 до 80 мм и плотность 40 — 200 кг/м³. Для выкладки сферических поверхностей применяются плиты, прорезанные в перпен­дикулярных направлениях и наклеенные для прочности на неплотную ткань. Существуют огнестойкие модификации;

бальзовые пластины, нарезанные попе­рек волокон. Этот заполнитель успешно ис­пользуется на протяжении многих лет (не­смотря на конкуренцию со стороны более долговечных и дешевых пенопластов] прежде всего благодаря своим прекрасным механи­ческим свойствам при более чем умеренной плотности 95 — 250 кг/м³ Разумеется, чаще его используют в тех странах, где бальза не считается экзотической древесиной.

Качество трехслойного пластика, изготов­ленного с применением жесткого заполните­ля, зависит прежде всего от качества склейки пары заполнитель — ламинат, поэтому здесь необходимо применение специальных клеев и приложение давления на время отвержде­ния клея. Кроме того, подкрепляемая поверх­ность должна быть по возможности прямой, без сломов и зигов, иначе придется заниматься трудоемким раскроем, подгонкой и разделкой кромок пластин заполнителя. Эта трудности значительно легче преодо­левают материалы второй группы. Из них при­меняются:

пасты, приготовленные на основе поли­эфирного либо другого связующего с хоро­шей адгезией к ламинату; в них подмешива­ет снижающие плотность добавки — полые стеклянные микросферы, бальзовую крошку.

специальный синтетический мат,  известный у нас под торговым названием «По­ликор». Разработан в Японии группой «U-Pica». В его структуру, образованную полиэфирны­ми нитями, включены стеклянные микросферы, но в отличие от пасты он пропитывается тем же связующим, что и несущие крайние слои. После пропитки плотность заполнителя составляет 600 — 800 кг/м³.  Сухой мат имеет заданную толщину 1 — 5 мм, остающуюся; не­изменной после пропитай, и фактически объединяет некоторые особенности пенопластов и паст. Прочность спаев, образованных  поликор — матом. относительно невелика, по­этому при больших толшинах конструкции они должны перекрываться промежуточными слоями стекломата.

Клеящие пасты, как правило, конструкция пластикового судна включает две секции или более, соединенные по линии борта, на стрингерах или переборках и т.д. От качества склейки секций зависит прочность и долговечность судна в целом. Здесь особенно ва­жен системный подход к подбору материалов корпуса и клея, потому что один и тот же кле­ящий компаунд будет вести себя по — разному на ламинатах с разными связующими основами. Принципиальная разница такова: эпок­сидные смолы в присутствии кислорода воз­духа полимеризуются активнее , тогда как полиэфирные, напротив, замедляют отверж­дение на воздухе.

Открытая поверхность эпоксидного пластика полностью полимерызуетея и покрывается слоем аминов, препятствующнх качественной приклейке к ней эле­ментов набора, по этому  место склейки должно быть зачищено механическим  путем: эпоксидный же клей реагирует с ним так же  как с любой другой инертной поверхностью. Открытая поверхность обычного полиэфирно­го ламината сохраняет «незакрытые» свобод­ные радикалы полимерных цепочек в течение приблизительно двух суток, поэтому однород­ные приформовки и клеевые составы способ­ны с ними взаимодействовать на химическом уровне, образуй монолитные соединения. Компании — поставщики предлагают клея­щие пасты (филеры) под разными торговыми марками, но сохраняется общее деление их на составы для склеивания готового ламината и составы для приклейки к ламинату деревянных / пенолластовых деталей конструкции.

Декоративы, Декоративные составы (гелькоуты или, проще, гели), которыми покрывают внутренние и внешние поверхности пластико­вых изделий, выполняют несколько важных функций. Во — первых, в декоративный состав вводится краситель, возможно, и другой улучшающий внешний вид компонент, такой, как алюминиевая пудра или маленькие цветные блестки. Во — вторых, гель содержит различные дорогостоящие добавки, увеличивающие стойкость и долговечность нижерасположенных слоев полиэфира под влиянием о кружающей среды с ее ультрафиолетовым излучением, влагой, кислотно — щелочным и абразивным воздействием. В — третьих, гель пресекает вы­ход стирола из отвержденного ппастка, улуч­шая его экологические показатели. Наконец, декоративное покрытие можно отполировать до зеркального блеска, что улучшает внешний вид судна и снижает его сопротивление движе­нию. Полировка рабочей поверхности матриц существенно облегчает процесс съема с них готовых изделий и упрощает контроль их формы. Расход декоратива составляет 0.5 — 0.6 кг на 1 м² площади матрицы.

Производимые декоративы обычно пози­ционируются следующим образом:

■                 гель обычного качества, удовлетвори­тельно отвечающий всему комплексу пере­численных требований; его цена в зависимо­сти от цвета — 5 — б долл./кг;

■                 гель повышенного качества, особо стой­кий к внешним воздействиям, включая абра­зивный износ и открытое пламя; дороже обыч­ного примерно на 10%;

■                 ремонтный гель, легче поддающийся руч­ному нанесению и механической обработке;

■                 матричный гель для покрытия; рабочих по­верхностей оснастки; отличается повышен­ной твердостью и имеет темный цвет, облегчающий обнаружение дефектов; он почти вдвое дороже обычного;

■                 гель для внутренних поверхностей изде­лий (топкоут); образует грязеводоотталкивающую пленку и эффективно препятствует выходу стирола из ламината. Его стоимость не превышает стоимости обычного геля.

Большинство гелей имеют модификации для ручного и машинного нанесений. Их цвета соответствуют международному стандарту RAL, насчитывающему сотни и тысячи оттен­ков, причем на химических заводах произво­дят декоративы только основных цветов, а их оттенки получаются добавлением котировоч­ных паст по задаваемой компьютером рецеп­туре непосредственно у авторизованного продавца.

Вспомогательные материалы и оборудо­вание. У комплексного поставщика можно приобрести множество необходимых и про­сто полезных в производстве продуктов и расходных инструментов, таких, как:

—  катализаторы (отвердители). Для эпоксидных смол это обычно полиатиленполиамин (ПЗПА)_,  для полиэфирных и эпоксивинилэфирных — перекись метилэтилкетона (ПМЭК).  Для работы с различными полиэфирами и по разным технологиям обычно пред­лагается гамма катализаторов, отличающихся степенью активности и агрегатным состоянием;

—  Вещества, модифицирующие свойства смол. Это разбавители — стирол, ацетон; пластификаторы; ускорители и замедлители процесса отверждения; тиксотропные добав­ки — аэросил, микросферы и т.п. Использо­вать катализаторы и модификаторы необхо­димо строго по инструкциям поставщика, иначе качество связующего может стать непредсказуемым;

■                 Материалы для обслуживания техноло­гической оснастки — разделительный воск для рабочих матриц (обычный либо высокотемпературный); разделители для новой ос­настки; полировочные пасты и полировочные круги;

—  Быстроизнашивающиеся инструменты, используемые при ручной формовке для пропитки и прикатки армирующего волокна — кисти, пропиточные и прикаточные валики различных размеров и формы, а также толщи­номерные калибры для гелевых пленок;

■                 Специализированные средства индиви­дуальной защиты — комбинезоны, респира­торы, сапоги и перчатки.

Зачастую поставщики материалов предла­гают и более дорогое оборудование для реа­лизации наиболее высокопроизводительных процессов. Опыт показывает, что современное налаженное стеклопластиковое произ­водство уже не может обойтись без использования некоторых машин, еще недавно казавшихся атрибутами «хай – тека», таких, как аппликаторы или дозаторы пенополуретана.

ТЕХНОЛОГИИ.  За полевка развития композитных пластиков сделан огромный шаг в направлении сниже­ния себестоимости, улучшения потребитель­ских свойств и экологической чистоты готовой продукции. Тем не менее все основные технологии, используемые в производстве армированных пластиков для судостроения, сложи­лись еще в 40 — 60-х гг.

Контактное формование. Многие массово выпускаемые изделия, такие, как удилища, лыжные папки, цилиндрические резервуары, производят на полностью или частично авто­матизированных линиях. Пластиковое судостроение остается одной из немногих отрас­лей, где большие объемы продукции производят самым простым, давно отработанным и требующим наименьших капитало­вложений методом — прямым контактным формованием в открытых матрицах.

Вкратце суть процесса такова. Подлежащее тиражированию изделие выполняется на легкообрабатываемого материала — дерева, пе­нопласта, модельной пасты, затем с него делают первый и обычно единственный съем негативной черновой матрицы, поверхность матрицы доводится до приемлемого для пересъема качества, и далее по ней формуется мастер -модель (она же — фальшизделие). Масса фалшизделия, так же как и масса мат­риц, в два-три раза больше массы окончательного изделия; для изготовления фальшнзделия применяют качественный материал, способный годами сохранять первоначальную форму и прочность. С этого образцового изде­лия снимаются рабочие матрицы (pиc. 2), ис­пользуемые непосредственно в технологичес­ком процессе.

При изготовлении изделий на поверхность рабочих матриц последовательно наносится разделительный слой, слой декоративного связующего (рис. 3) и далее — один за другим все слои ламината с ручной прикаткой пред­варительно раскроеннык армирующих, мате­риалов (рис. 4 и 5). После полимеризации пластиковый «пирог» снимают (рис, 6) и отправляют на дальнейшую обработку, вплоть до сборки — соединения отдельных секций в готовый корпус судна (рис. 7). Время жизни рабочих матриц — от нескольких десятков до сотен съемов, в зависимости от культуры производства на конкретном предприятии. Очевидно, стоимость всего комплекта оснастки будет отнесена на себестоимость готовых изделий, поэтому их серийность должна быть достаточно высокой.

За счет чего улучшался процесс контактного формования за последнее десятилетие? Прежде всего, благодаря появлению систем материалов с новыми свойствами облегчаю­щими труд рабочих и повышающими качество пластика. Разработка связующих с малой эмиссией стироле (LSЕ) улучшила условия тру­да формовщиков, а также снизила требования к принудительной вентиляции рабочих мест. Новые системы отверждения позволили расширить границы температурного режима в цехе. Теперь перебои с теплоснабжением не скажутся на качестве стеклопластиковой про­дукции. Появление новых смол с пониженным выделением тепла при отверждении дало воз­можность формовать изделия толстми слоями (более 10 мм) за короткое время.

Близкий эффект дает применение поликор — матов, эф­фективно поглощающих избыточное тепло и позволяющие быстрее набрать заданную тол­щину при экономии саязуюшего. Доступность и простота оборудования безвоздушного напыления декоратива позволила увеличить дол­говечность стеклопластиков за счет снижения пористости поверхности, вообще, понятие «гелькоут» появилось в нашем обиходе лишь в последние 10 — 12 лет; до того качество  деко­ративных слоев было ниже всякой критики (этот факт, кстати, стал одной из прискорбних причин определенного недоверия coвeтскoгo судовладельца — любителя к стеклопластику как корпусному матеркалу).

Метод «внедряемой оснастки». Если пла­стиковая лодка строится в единичном экземп­ляре, как это обычно практикуется судострои­телями –любителями, радикально снизить стоимость постройки позволяет метод «внедряемой оснастки». В этом случае первичная модель, изготавливаемая из легкодоступных  материалов, просто заформовывается с обе­их сторон ламинатом необходимой толщины и восполняет роль трехслойного заполнителя а составе композита. Единственный недостаток этого метода — низкое качество наружной поверхности — компенсируется практическим отсутствием накладных расходов на изготов­ление и пересъем матриц. Способы постройки первичной модели могут варьироваться бесконечно, в зависимости от конструкции судна и возможностей приобретения матери­алов для нее. С опытом постройки любительских лодок на внедряемой оснастке знакомил журнал «КиЯ».

Вакуумироеание. Значительно повышает качество изделий контактного формования применение известного метода «вакуумного мешка^». Только что отформованную в матрице секцию помещают под гибкую газонепроницаемую мембрану, а затем воздух из — под мемб­раны откачивают вакуумным насосом. Атмосферное давленне при этом равномерно прижимает ламинат к поверхности матрицы, что дает возможность не только повысить качество склейки слоев  ламината с заполнителем (особенно — жестким), но и удалить пузырьки воздуха из связующего и отжать лиш­нее связующее в специально закладываемый под мембрану адсорбирующий материал.

Не­смотря на возможную при нспользовании  это­го метода экономию труда и времени на прикатку ламината, сама формовка существенно усложняется и требует от рабочего персонала определенного навыка, потому вакуумирование распространено лишь в единичном и ма­лосерийном выпуске сравнительно небольших по размерам высококачественных изделий, таких, как парусные доски, детали рангоута го­ночных яхт и т. п.

Метод напыления. Благодаря усилиям компаний, производящих соответствующее оборудование (например, «Aplikator» и Glas – Craft»,  метод  напыления стал теперь доступен не только промышленным гигантам, но и не­большим мастерским. Его отличие в том, что стекломатериал не пропитывается вручную валиком внутри матрицы, а подается непос­редственно в факел распыляемого связующе­го за головкой специального пистолета, при­чем смешивание смолы с катализатором происходит на пути от пистолета до оснастки. На головке установлен роликовый нож нарезающий нить ровинга на отрезки в дюйм  дли­ной. Таким образом наносится слой ламината толщиной до 10 мм, затем его прикатывают обычным образом (рис. 8).

Налицо экономия труда на раскрое мата, приготовлении смол и пропитке. Установки для напылення компакт­ны, мобильны, работают от магистрали сжато­го воздуха и достаточно быстро себя окупают,  тем  более что нож с распылительной головки можно легко  снять, превратив ее в инструмент для  нанесения декоративных слоев. Наиболее совершенные установки не требуют промывки подающих  магистралей перед сменой вида связующего — возможна  переключаемая подача до  десятка разных смол, гелей. Напыленный сттеклопластик менее пречен и жесток даже по сравнению с пластиком, армированным стекломатом, поэтому в сильнонагруженных узлах напыление желательно комбинировать с обыч­ным тканевым армированием.

Инжекционные методы. В случаях, когда снижение трудозатрат на формование может существенно повлиять на себестоимость изделий, идут на частичнyю  автоматизацию технологических процессов, позволяющую исключить ручную пропитку и прикатку ламината. Существует целая гамма патентованных, отличающихся только в деталях мето­дов, которые можно отнести к инжекционным  —  RTM, VАRТМ, RlRM, SCRIMP и пр. Их общий принцип таков: в матрицу, покрытую разделителем и гелевым слоем, вручную укладывает­ся полный комплект сухой арматуры, включая трехслойные заполнители, и его накрывают жестким или гибким пуансоном, герметизируемым по периметру.

Затем в «пироге» созда­ется разрежение и приготовленное во внеш­нем резервуаре связующее под действием атмосферного давления (либо принудитель­ным усилием насоса) устремляется в матри­цу и пропитывает армирующие слои (рис. 9). Состав связующего подбирается таким образом, чтобы отверждение протекало в мини­мальные сроки, но без неблагоприятного саморазогрева вызывающего дефекты и деформации изделия. Основная сложность состоит в том, чтобы добиться правильного наполнения пространства формы связующим  избежать как непропитки, так и перенасы­щения смолой отдельных участков изделия.

На отработку результата могут уйти значи­тельные сипы и средства. Наградой будет высокая эффективность производства, сопоставимая с эффективностью литья или штамповки термопластов, но при значительо более высоких потребительских свойствах самого изделия, включая неограниченность размеров и свободу выбора цветофактурного решения поверхности. Но главной причи­ной, активизировавшей внедрение инжекционных технологий на Западе, стало ужесточение экологических требований к производству пластиков: закрытая оснастка практически исключает попадание стирола и других вредных веществ в атмосферу.

Другие технологии. В «большом» судо­строении получили некоторое распростране­ние и другие, еще более связанные с необходнмостью применения специализированного оборудоаания методы. Taк, для изготовления тел вращения используется метод намотки ровинга на пуансон, позволяющий добиться исключительно высоких механических свойств изделий. Этот метод применим глав­ным образом для производства труб и цис­терн, но есть данные об изготовлении намоткой таких объектов, как корпуса вагонов.

Другая известная технология — метод протяжки, или пултрузия. Установки, реализую­щие этот метод, отличаются минимальной зависимостью от участия оператора; так изготовляют высокопрочные стеклопластиковые  балки, разнообразного сечения. В мало­тоннажном судостроении метод находит лишь ограниченное применение.

Поставщики.  Как уже отмечалось, обоснованный выбор поставщика систем материалов — залог качества конечного продукта. Хороший поставщик предоставит клиенту также необходимые кон­сультации и инструкции, касающиеся всех мо­ментов технологического процесса, от изготовления оснастки до предпродажной подготовки судна.

В советской централизованной экономике комплексные поставки не практиковались;  су­достроительные верфи работали под свою ответственность напрямую с химическими предприятиям;:. На Западе же укрепляли по­зиции такие известные торговые марки, как «Ноrроl/Jotуn» в Скандинавии; «Gougeon Brothers» в США; «Scott Ваdег» в Англии; «Bufa» в Германии и др. С перестрой­кой экономических отношений в России некоторые из них вышли и на наш рынок. На сегод­ня наиболее успешными по объему продаж оказались два бренда – «Норпол», переимено­ванный не так давно в «Райхольд» и финский «Несте», представленные соответственно петербургскими дигерами «Альтаир/Руспол» и «Композит ЛТД».

Обе эти компании предоставляет достаточно широ­кий ассортимент качественных материалов по близким расценкам. Со значительным отста­ванием идет «Гужон Бразерс» с патентованны­ми эпоксидными продуктами и технологиями WEST SYSTEM. К чести наших химиков, отечественные эпоксидные смолы удержали позиции в конкурентной борьбе с привозными ана­логами. Производство же пригодных для малого судостроения полиэфиров практичес­ки свернуто, поэтому предприниматель, же­лающий наладить серийный выпуск пластиковых лодок, вынужден использовать импорт.

Страдает от высоких цен, как водится, потре­битель. Сегодня малая стеклопластиковая верфь способна существовать и покрывать производственное затраты, продавая продук­цию по 12 — 15 долл. за килограмм массы Если бы отечественные химические заводы наладили выпуск собственных конкуренто­способных полиэфирных смол и стекломатериалов, эта цена могла бы стать на 20 — 25% ниже. Тогда и та же «Пелла» снова стала бы «народной» лодкой, как это было в 70 — е годы.

Алексей Даняев­. 

Источник:  «Катера и Яхты»,  №180.

Стеклопластик в нашем малом судостроении.

Пластмассовые композиты — самый популярный сегодня во всем мире материал для постройки маломерных судов. Около 90% зарубежного малотоннажного флота составляют лодки, катера, яхты с корпусами из стеклопластика. Да и у нас название пластиковой гребной лодки “Пелла” стало таким же нарицательным именем, как и дюралевая “Казанка”. Композитные палубы и надстройки все чаще используются в составе конструкций металлических судов, оклейка стеклопластиком — уже признана как наиболее эффективный способ продления срока службы корпусов, изготовленных из дерева. На это есть причины. Композиты долговечны (включая абсолютную коррозионную стойкость), имеют хороший внешний вид, относительно легки, не требуют сложного оборудования и высокой квалификации персонала при производстве и ремонте. В этом кратком обзоре рассмотрим основы технологии армированных пластиков, в первую очередь применительно к установившейся в России практике серийногомалотоннажного судостроения.

Стеклопластик — что это?

Если не брать в расчет финикийцев, которые еще три с половиной тысячелетия назад догадались для повышения прочности своих глиняных горшков закладывать в их стенки стеклянные нити, то история композитного судостроения в современном понимании насчитывает менее века.

В 1937 г. Рэй Грин — ученый из университета в Огайо — разработал принципиальную технологию применения меламино — льняного композита для изготовления первого крупного объекта — лодки. Несколькими годами раньше появилась первая промышленная стеклоткань, а в 1936 г. концерном «Дюпон» был получен патент на производство полиэфира воздействием малеинового ангидрида на некоторые сложные эфиры в присутствии перекисного катализатора и с приложением повышенного давления и температуры.

В результате экспериментов Грина к 1942 г. был отработан классический состав современного «лодочного» композита. В 1947 г. американские компании «Winner Boats» и «Wizard Boats» организовали первое промышленное производство небольших мотолодок, а затем пластиковые суда начали повсеместно теснить деревянные, особенно после долгожданного падения цен на материалы в конце 50х.

Сегодня пластиковое судостроение стало обособленной быстро развивающейся отраслью индустрии. Его прогресс подпитывается, с одной стороны, успехами активно использующего композитные материалы аэрокосмического машиностроения, с другой — усилиями научно — производственных корпораций химической промышленности, разрабатывающих специализированные системы материалов и оборудования для производства и ремонта стеклопластиковых изделий и судов в частности.

Такие системы включают совместимые оптимальным образом смолы, катализаторы, армирующие материалы, стандартизованные по цветам гелевыепокрытия, клеи и трехслойные заполните ли, а также технологическое оборудование, машины, инструменты и средства защиты персонала.

Как известно, с физической точки зрения армированный пластик представляет собой сложный материал, который обладает свойствами, отсутствующими у его компонентов в чистом виде. Армирующие волокна прочны, но гибки и проницаемы; связующие смолы — недостаточно прочны, хотя прекрасно держат форму и устойчивы к воздействию среды. Внедрение волокна в матрицу связующего и дает эффект, равносильный созданию нового материала, прочность и жесткость которого в некоторых условиях будет сопоставима с металлами при вдвое — вчетверо более низкой плотности.

Пластики не корродируют, а армирующая сетка эффективно препятствует распространению трещин при местных разрушениях. Стеклопластик прозрачен для радиоволн; в трехслойном исполнении имеет высокие термоизоляционные свойства и хорошо поглощает шумы и вибрации.

В то же время использование стекло и органопластиков в составе корпуса судна предъявляет к ним специфические требования. В первую очередь, должно быть ограничено водопоглощение или, как его еще называют, осмос. Вода может проникать в композит через микропоры в отвердевшем связующем, а также вдоль границы кон такта волокна со смолой. Осмотическое увеличение массы стеклопластиковых образцов составляет до 0.3 — 0.5% за 10 суток при закрытых торцах, и до 2.5% — при незащищенных торцах; потеря прочности при этом достигает 15 — 55% в зависимости от гидрофобных — водоотталкивающих — качеств армирующих волокон.

В еще большей степени склонен к водопоглощению пористый материал заполнителя трехслойных конструкций, популярных в спортивном и «высокотехнологичном» судостроении. Последствия такого намокания могут быть самыми неприятными: от увеличения веса корпуса судна до преждевременного старения конструкций из – за гниения, а также из — за микроразрывов при замерзании.

Судостроитель обязан уделять первоочередное внимание вопросам качества исходных материалов и их совместимости друг с другом. Важна конструктивно — технологическая дисциплина: вся поверхность пластика должна быть защищена соответствующим декоративным гелевым покрытием (рис. 1), особенно в местах выхода армирующего волокна наружу — вдоль обрезанных кромок, у вырезов. Не последнюю роль играет и правильный уход за поверхностью пластика.

Компоненты: системный подход

Сколь велико разнообразие применяемых компонентов и материалов, столь велико и значение их качества и совместимости друг с другом. Можно добиться отверждения некой добытой «за дешево» смолы первым попавшимся под руку отвердителем да еще на стеклоткани неизвестной марки, однако ни прочности, ни долговечности полученного композита никто гарантировать не сможет. В недавние времена верфь, работающая со стеклопластиком, имела специальную лабораторию, отвечавшую за контроль качества поступающего в работу сырья.

Сегодня пластиковую продукцию выпускают сотни и тысячи малых предприятий, (не говоря уже о судостроителях — любителях); иметь собственную службу качества им просто не по силам. Наилучший для них выход — комплексный подход к приобретению материалов, когда за совместимость основных компонентов отвечает единый поставщик — согарант качества. Рассмотрим стандартный набор этих компонентов.

Смолы.

К смолам как технологическому связующему компоненту предъявляются следующие основные требования: хорошая смачивающая способность и адгезия к армирующему материалу; малая усадка для предотвращения «пропечатывания» рисунка волокна на поверхности изделия; не слишком высокая вязкость при достаточном периоде пригодности после замешивания катализатора («время жизни», обычно измеряемое временем гелеобразования); быстрое окончательное отверждение, невысокая эмиссия вредных веществ.

В твердом состоянии применяемые смолы мало отличаются по механическим свойствам, тем не менее их выбор очень важен, так как в основном именно смолы определяют химическую, огне и биостойкость, а также контактную прочность готового пластика.

Эпоксидные смолы.

Широко применяются судостроителями — любителями благодаря следующим замечательным свойствам:

— высокая адгезия к большинству наполнителей, подложек и армирующих волокон; адгезионная прочность клеев на эпоксидной основе — одна из наиболее высоких среди существующих полимеров;

— разнообразие смол и отвердителей позволяет в широких пределах варьировать свойства получаемых композитов;

— отвержденные эпоксидные смолы имеют хорошие механические характеристики при малой усадке и высокую химо — стойкость.

Перечисленные достоинства обусловили их применение в первую очередь при ремонте пластиковых конструкций и для повышения долговечности деревянных корпусов путем оклейки их стеклопластиком. Эпоксидные пластики широко применяются для изготовления спортинвентаря, в конструкции которого комбинируются разнообразные материалы, и в малосерийном производстве небольших по — размерам изделий высокого качества — каноэ, парусных досок и т.п. Наиболее известны отечественные смолы марок ЭД116 и ЭД20; их стоимость сегодня составляет около 2.0 — 2.5 долл./кг, что значительно дешевле зарубежных аналогов.

В то же время высокая вязкость и токсичность, а также излишняя склонность к саморазогреву при приготовлении больших объемов ограничивают применение эпоксидных смол в серийном  судостроительном производстве.

Полиэфирные смолы

Менее вязки и, несмотря на сильный стирольный запах, менее токсичны, чем эпоксидные. Поэтому полиэфирные смолы давно и широко используются в серийном судостроении.

Еще лет 10 — 15 назад, когда были доступны только отечественные смолы, производство стеклопластика из них требовало немалого опыта. Все компоненты — ускорители, красители, тиксотропные и огнеупорные добавки — поставлялись независимо, и смешивались непосредственно перед употреблением, причем стабильность качества самих этих компонентов оставляла желать лучшего. В последние годы смолы доводятся до максимальной степени готовности на химических предприятиях и продаются «целевым назначением» — с учетом того, где и как они будут применены.

Потребителю остается лишь добавить к смоле соответствующий инициатор. Фирмы — поставщики всегда консультируют клиентов относительно назначения и способа приготовления каждого продукта из предлагаемой гаммы. Рассмотрим некоторые основные виды применяемых в малотоннажном судостроении полиэфирных смол.

— Смолы общего назначения называют ортофталевыми; в них, как правило, присутствуют тиксотропные (препятствующие стеканию) и ускоряющие отверждение добавки, поэтому перед применением в них необходимо ввести лишь 1 — 2% инициатора (катализатора). Современные модификации отвечают жестким экологическим требованиям, ограничивающим эмиссию из них стирола в пределах 2 — 5%. В зависимости от предполагаемого технологического процесса — для ручного либо машинного нанесения — смолы могут иметь различную вязкость и различное время гелеобразования. Стоимость обычных смол находится в пределах 2.0 — 2.5 долл./кг.

— Смолы улучшенного качества называют еще изофталевыми, поскольку при их изготовлении используется изофталевая кислота. Стеклопластики на основе этих смол имеют более высокие потребительские свойства, устойчивы к ударным нагрузкам и нагреву; их стоимость на 20% выше стоимости обычных смол.

— Огнестойкие смолы изготавливаются с применением галогеносодержащих компонентов и содержат некоторые порошкообразные добавки (трехокись сурьмы, тригидрат алюминия), снижающие способность пластика поддерживать горение, и замедляющие распространение пламени по его поверхности. Применяются для изготовления объектов, степень пожароопасности которых оговаривается соответствующими требованиями: бортовых шлюпок, элементов интерьера помещений; эти смолы дороже обычных на 40 — 80%;

— Смолы для изготовления технологической оснастки обеспечивают улучшенные механические свойства пластика, прежде всего — пониженную усадку и более высокую жесткость, а также имеют меньшую склонность к деформациям при экзотермическом нагреве в процессе отверждения. Они дороже обычных примерно на 25%. Существуют модификации со столь низким пиком экзотермы, что позволяют формовать оснастку за короткое время сразу толстыми (более 10 мм) слоями. Малая степень усадки смолы необходима для снижения эффекта проступания структуры армирования сквозь рабочую поверхность матрицы.

Эпоксивинилэфирные смолы.

Это относительно новая разновидность полимерных материалов, производство которых было налажено в середине 60х гг. компанией «Шелл». Они пока относятся к материалам высокой технологии и сочетают в себе достоинства полиэфирных и эпоксидных смол. По механизму отверждения они подобны полиэфирам и не содержат опасных для здоровья компонентов, а высокие адгезионные свойства и превосходная стойкость к воздействию среды сближает их с эпоксидами. Имеют те — же модификации, что и полиэфирные смолы

— предускоренные, с тиксотропными добавками, с малой эмиссией стирола, с повышенной огнестойкостью. Их стоимость в два раза выше стоимости обычного полиэфира.

Армирующие материалы. Стекловолокно.

В подавляющем большинстве случаев судостроительные композиты армируются стекломатериалом. При относительно небольшой плотности —

2400— 2600 кг/м²   — стеклянные волокна превосходят по прочности весь остальной армирующий текстиль; они не подвержены воздействию огня, микроорганизмов и большинства химикатов. Из них производится широкий ассортимент тканых и нетканых материалов, пригодных для использования в составе композитов на основе всех существующих смол. Форма сечения элементарных стекловолокон, как правило, сплошная круглая, но в продаже есть и материалы, выработанные из полого волокна, более легкого при той же прочности.

Основа обычного стекломатериала — бесщелочное алюмоборосиликатное стекло, так называемое Е — стекло. При достаточной прочности и химостойкости оно обладает хорошими электроизоляционными свойствами и максимально устойчиво к воздействию воды. Некоторое применение имеют материалы на основе магний — алюмосиликатного S — стекла, которое прочнее обычного на 40%, но уступает по стабильности свойств при увлажнении.

Алексей Даняев.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №179.

Пластмассовые мачты для яхт.

Легкие сплавы за рубежом прочно утвердились в качестве основного материала для изготовления яхтенных мачт, однако производство металлического рангоута (особенно  — переменного сечения) под силу лишь специализированным предприятиям с мощным прессовым оборудованием. Тем больший интерес представляет опыт изготовления мачт из другого современного материала – стеклопластика; рассматриваемая в статье технология доступна любой верфи пластмассового судостроения.

Анизотропность стеклопластика позволяет подобрать схему армирования изделия так, чтобы получить наибольшую прочность в направлении действия максимальных напряжений и наивыгоднейшее соотношение  между прочностью и весом. Это очень важно при конструировании мачт для парусного вооружения, где наибольшие усилия (сжатия) действуют вдоль мачты. Упомянутое выше свойство анизотропности стеклопластика здесь может быть использовано с максимальным эффектом.

В пользу применения стеклопластика для мачт говорит и то, что он обладает наибольшей удельной  прочностью по сравнению с другими материалами, наиболее широко применяемыми для их изготовления (табл. 1). Правда, удельная жесткость у стеклопластика ниже, но именно гибкость и эластичность часто оцениваются как важнейшие положительные характеристики мачты. К тому же мачты из стеклопластика не нуждаются в лаковых покрытиях и имеют большой срок службы, чем деревянные.

Что же препятствует массовому изготовлению рангоута из стеклопластика? Здесь и значительные затраты на изготовление оснастки, и высокие цены на исходных материалов, да и недостаточно изученные еще эксплуатационные возможности синтетических мачт. Не секрет, что только в условиях специализированного производства может быть обеспечено стабильно высокое качество продукции при низкой себестоимости.

Мачта из стеклопластика, изготовленная контактным  (ручным) методом, в 1,5 раза дороже еловой, изготовленная же механизированным способом, она всего на 20 % дороже деревянной и соизмерима со стоимостью мачты из легких сплавов. В отдельных случаях при удачном выборе материала и метода изготовления синтетические мачты получаются не дороже деревянных.

Конструкция мачты из стеклопластика выполняется в виде трубы с небольшой конусностью. Концы мачты заглушены металлическими, пластмассовыми или деревянными деталями. Часто они служат не просто топом и шпором мачты, а используются для размещения блоков и крепления тросов стоячего такелажа. Детали оборудования крепятся к мачте или деревянным проставкам внутри нее металлическими хомутиками, сквозным болтовым соединением, приформовкой.

Наиболее трудоемко формирование ликпаза на мачте. Он может изготавливаться заформовкой (или приформовкой) специального профиля или тонкостенной трубки с прорезью, а может формоваться и за одно с мачтой. Заранее изготовленый ликпаз к тмачте может также крепиться на винтах или замках.

Определение прочных размеров поперечного сечения мачты выполняется одним из обычно принятых методов.  При использовании статистических данных или прибегая к аналогии с деревянной мачтой, можно определить минимальную толщину стеклопластика в расчетном сечении по формуле:

 

Где t – толщина стенки мачты из стеклопластика, см;    D – наружный диаметр мачты в расчетном  сечении, см;  Ед , Есп – модуль Юнга соответственно для дерева и стеклопластика, кГ/см².  При этом диаметр пластмассовой мачты  и ее продольное сечение сохраняются такими же , как и у деревянной. Коэффициент k учитывает снижение прочности стеклопластика от влияния температуры и влажности. Его значение пронимается равным 1,1 для мачт длиной менее 4 м и 1,2 – для мачт длиной более  10 м.  Промежуточные значения коэффициента определяются линейной интерполяцией в зависимости мачты.

Для изготовления мачт могут быть применены различные методы получения  трубчатых конструкций (табл. 2): центробежное формование, метод локальных прижимов, намотки с технологическим натяжением арматуры, контактная обмотка, холодное прессование.

Небольшие мачты могут изготавливаться ручной (контактной) намоткой лент из стеклоткани, пропитанных связующим, на картонную трубу – дорн. После формования и полимеризации связующего дорн можно оставить внутри изделия или удалить, Что легко сделать предварительно намочив картон водой. На больших мачтах применяется дорн из фанеры. В этом случае он обычно остается внутри мачты. Заранее установив в нем деревянные вкладыши, можно использовать их для крепления деталей оборудования.

Можно изготавливать мачты также намоткой на металлический или деревянный дорн, сплошной или составной. В этом случае поверхность дорна покрывается разделительным слоем, толщина и состав которого должны обеспечить легкий съем пластмассовой трубы. К недостаткам ручного метода   следует отнести высокую трудоемкость, некачественную наружную поверхность и относительно невысокую прочность мачты (основная трудность – обеспечить непрерывные прочные связи наполнителя по всей длине образующей).

 

Но зато этим методом можно делать мачты без специального оборудования, не имея высокой квалификации, что особенно привлекательно для энтузиастов – парусников. Для изготовления мачт таким способом могут применяться стеклонаполнители сатинового и жгутового плетения с различным соотношением основы к утку.

Метод холодного прессования в жестких матрицах позволяет путем подбора армирующего материала обеспечить мачте наибольшую прочность по образующей, получить хорошее качество наружной поверхности, применить механизацию.

Еще в 1957 г. швед Оскар Плюм запатентовал и приступил к изготовлению прессованием мачт  из стеклопластика, которыми вооружались яхты класса   R 5.5 [2]. В  1961 г. мачтами Плюма были оснащены несколько более крупных крейсерских яхт. Особенностью этих мачт являлось  высокое процентное содержание стеклонаполнителя (75 %) – следствие применения в качестве связующего специальной очень жидкой смолы и прессования с относительно большим давлением.

В дальнейшем прессованные  мачты  были запатентованы и изготовлялись во многих странах  [4], [5], [6].  У нас прессованием делались стеклопластиковые мачты для морских ялов  [1], причем в качестве наполнителя применялся специально разработанный для этой цели однонаправленный уточный стеклотрикотаж цилиндрической формы, названный условно УТО. Этот материал представлял собой рукав с продольными  силовыми нитями (основой), завязанной трикотажем.

 

Основа материала, практически являясь ровницей, имеет все положительные качества последней, прежде всего в нем отсутствуют взаимные переплетения нитей, что дает возможность полнее использовать первоначальную прочность стекловолокна.  Эластичность рукава в поперечном направлении позволяет придавать конусность и любую овальную форму поперечному сечению мачты.  Стеклонаполнитель получается в 2,5 раза дешевле аналогичной по весу  и физико – механическим свойствам   ( по основе) самой дешевой жгутовой стеклоткани.

Материал УТО выпускается  трех диаметров: 75  мм (УТО-70), 85  мм (УТО- 80) и 95  мм. (УТО – 90).

Технологический цикл изготовления мачт прессованием состоит из сборки пакета рукавов УТО на эластичном непроницаемом дорне (например,  на  полиэтиленовом рукаве); пропитка пакета связующим и укладки  в пресс – форму; закрытия пресс – формы, подсоединения к системе  и подачи воздуха внутрь эластичного дорна,  полимеризации связующего, разъема  пресс – формы, обрезки припусков; установки деталей оборудования.

Использование материалов УТО и метода пневмопрессования позволило за счет значительного снижения трудоемкости получить мачты, соизмеримые по стоимости с применяемыми ранее на ялах деревянными клееными мачтами (табл.3).

Торцы мачт заглушены металлическими деталями, к которым крепится оборудование мачты: на нижнем конце мачты – шпор; на верхнем – блок для проводки фала и обушки для крепления вант.  Детали ставятся  на эпоксидном компаунде и обеспечивают герметичность мачт. Пластмассовые мачты при испытаниях выдерживали нагрузку , в  3,5 раза превышающую установленные нормативы для проверки их прочности.

Дальнейшее совершенствование технологии производства пластмассовых мачт  открывает перспективы для их применения на спортивных яхтах различных классов. В частности, стеклопластик уже получил признание в качестве материала для мачт виндсерферов, где важно обеспечить стабильные характеристики гибкости рангоута (мачта попеременно оказывается и в воздухе, и в воде). Используя одинаковый армирующий материал и строго дозированное количество связующего, удается получить практически  одинаковый рангоут для большого количества виндсерферов.

Литература:

1. Фрейдлин А. А.,  Штепа В. Г.,  Яременко С. Г.,   Мачты и рули нз синтетических материалов, «Судостроение», №5, 1972.

2. Pranger Lex,  Kunststof fmast contra Alumast,  «Die Jacht»,  №9, 1963.

3. F. R. P. masts and spars, Boats in fibreg1ass reinforced plastics, S00 keet. gcsign series, N 4, 1967.

4. Par Michel, G. H. Ranson, Le mat en plastiquc, «Le Jacht» Vd 86, N 3830, 1963.

5. Masts and method of making same, ahr.1. natent, K.1. .N21022696.

6. Suport de voile et son procede dE’ fabrication. $p. naTeHT, KJI, B23,

N 1342289.

В. Г. Штепа,  С. Г. Яременко.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №57.

 

Конструкции пластмассовых корпусов судов.

Условно различают три варианта конструкции корпуса из стеклопластика: однослойную без набора и с набором, двухслойную конструкцию с легким заполнителем.

Однослойная безнаборная конструкция. Применяется при постройке самых малых открытых и тихоходных лодок, Термин «безнаборная» обычно употребляется в том смысле, что гладкая обшивка не имеет шпангоутов и продольного набора, а прочность корпуса обеспечивается какими-то иными конструктивными элементами.

Так, банки и ящики плавучести обеспечивают поперечную прочность корпуса; стенки их одновременно подкрепляют обшивку. В роли килевого бруса выступает гофр в ДП или просто сходящиеся под острым углом поверхности обшивки.

Безнаборная конструкция хороша лишь при значительной кривизне обшивки. Если жесткость плоских поверхностей недостаточна, применяют выформованные заодно с обшивкой гофры. Иногда плоскость разбивается высадками и выпуклостями, предусмотренными чертежом обводов корпуса (рис. 1).

­С целью удешевления производства в качестве армирующего материала при массовом выпуске лодок применяются наиболее дешевые стеклохолсты и жгутовые ткани, укладываемые в количестве 25­ — 30%  и 45­ — 50% (соответственно) от веса готoвoгo стеклопластика. Для обеспечения гладкости поверхности и ограничения фильтрации воды сквозь относительно пористые жгутовые ткани один-два наружных слоя армируются более плотными стеклохолстом или стеклосеткой (тканью).

Минимальная толщина обшивки безнаборных корпусов находится в пределах от 2 мм (1 с­ой стеклоткани + 1 сл. стеклохолста + 1 сл, жгутовой стеклоткани) для самых малых лодок до 4 мм (1 сл. стеклоткани +5 сл. жrутовой стеклоткани) для лодок длиной около 5 м.

Однослойная конструкция с набором.  На более крупных лодках и, естественно, в случае более тяжелых условий эксплуатации приходится не только увеличивать толщину обшивки, но и подкреплять ее набором. Одновременно и при этом варианте используются различные конструктивные элементы (стенки закрытых банок, переборки, ящики плавучести), разумно размещая которые и используя их в качестве промежуточных опор можно свести к минимуму число и профиль балок собственно набора.

Чисто поперечная система набора чаще встречается на парусных яхтах длиной 7­ — 10 м. Катера обычно набирают по смешанной системе.

Простейшим подкрепляющим ребром является пучок стеклоровницы, приформованный к обшивке, но такое решение допустимо лишь для самых малых корпусов. Чаще вceгo ставятся ребра П — образного профиля, хотя встречаются и профили треугольного, полукруглого и трапециевидного сечения. Такие ребра форму­тся на выставленных на готовую, но еще не заполимеризовавшуюся обшивку оформителях ­ задающих форму поперечного сечения сердечниках из пенопласта, алюминиевой фольги, картона или стеклопластика (рис. 2).

Целесообразно и здесь применять гофрированные конструкции: так, например, продольные реданы на днище быстроходных глиссирующих катеров чаще вceгo служат одновременно и продольными балками днищевого перекрытия.

Минимальные толщины стеклопластика для наружной обшивки 4 мм, ящиков плавучести ­ 2 мм, Отметим, что при конструировании водоизмещающих парусных и моторных судов длиной до 10 м (для открытых водоемов) расчеты местной и общей прочности можно не выполнять, если принять толщину обшивки по табл. 1 при шпации в пределах 350 ­- 400 мм или при таком же расстоянии между продольными ребрами, но увеличении шпации до 800 мм.

По правилам Английского Ллойда на судах длиннее 6 м толщина. обшивки не должна быть одинакова по длине и ширине корпуса. Например, обшивка 9 — ­мeтpoвoгo водоизмещающего катера должна иметь следующую условную толщину (условная толщина, представленная в виде веса армирующего материала на 1 м² и равная для днища 3,5 кг/м² , принимается за 100%; шпация 400 мм):

—   обшивка борта, начиная с ватерлинии на 150 мм выше КВЛ, 95%;

­     — ширстрек (в средней части судна; длина 4,5 м, высота 250 мм) 115%;

­     —   горизонтальный киль (ширина 550 мм; по всей длине судна) 150%;

­     —  форштевень 120%.

Для определения минимальных размеров элементов набора мoгут быть рекомендованы принятые Английским Ллойдом соотношения (табл, 2­ — 5).

Для быстроходньх глиссирующих катеров прочные размеры связей набора определяются расчетом.

Двухслойная конструкция.    Двухслойная конструкция состоит из наружной и внутренней обшивок — оболочек из стеклопластика, подкрепленных расположенным между ними набором. С точки зрения прочности каждая из оболочек должна удовлетворять требованиям, предъявляемым к однослойным конструкциям с набором. Вспенивающиеся пенопластовые заполнители , вводимые в полости, заполняют пространство между наружной и внутренней оболочками, но не являются несущими.

Трехслойная конструкция.   В отличие от двухслойной конструкции, заполнитель (пенопласт, сотоблоки, бальза и др.) в данном случае является  несущим элементом. Важно обеспечить как достаточную прочность caмoгo заполнителя, так и высокую aдгe­зию eгo к несущим слоям стеклопластика. Следует также учитывать, что со временем прочность тpexслойной конструкции в районе привального бруса и других районах приложения сосредоточенных нaгpy­зок обычно нарушается.

Следует уточнить и само понятие «трехслойная конструкция». Этот термин относится лишь к таким конструкциям, в которых толщина заполнителя не     превышает десяти толщин любого из нeсущих слоев; в противном случае каждый из несущих слоев следует рассматривать как однослойную оболочку, не принимая в расчет прочность заполнителя.

Толщину наружной обшивки можно принимать по табл. 6.

Выбор тoгo или иного типа конструкции зависит, разумеется, не только от размеров лодки, но и от многих частных условий и возможностей изготовителя. До сих пор и у нас и за рубежом подавляющее большинство малых судов строится однослойными.

Применение трехслойной конструкции обычно не дает заметной экономии ни в весе, ни в стоимости, по сравнению с однослойной, однако следует отмe­тить одну технологическую особенность. Наличие в конструкции сплошного пенопластового слоя дает воз­можность начать постройку корпуса со сборки этого слоя заполнителя на простейших лекалах, а затем оклеивать жесткую скорлупу сначала наружным, а после снятия с лекал (пуансона) и внутренним нecy­щими слоями стеклопластика. Такой вариант часто применяется при любительской постройке лодок.

Соединение секций.   В подавляющем большинстве случаев пластмассовые корпуса выполняются монолитными и единственным соединением является стык  палубы с бортом.  Это соединение загружено сдви­гающими усилиями, для передачи которых обычно применяются двусторонние приформованные накладки из стеклопластика; толщина каждой из них принимается равной половине толщины стыкуемых секций, ширина ­ — не менее 200 мм.

Три варианта углового соединения «встык» показаны на рис. 3. Такой узел наиболее надежен, но трудоемок и потому на самых малых судах обычно не применяется. Moгут быть рекомендованы отли­чающиеся простотой подгонки соединения с ис­пользованием болтов или заклепок, например, показанные на рис. 4. Другая возможность упрощения сборки заключается в изготовлении обеих соединяемых секций (корпуса и палубы) с вертикальными флагами (рис. 5).

В некоторых случаях, хотя это в принципе и не рекомендуется, корпуса собирают из нескольких ceкций, как правило, с разъемом в ДП; на рис, 6 показаны три типа таких соединений.

Говоря о сборке пластмассовых судов из секций, отметим интересную тенденцию в организации серийнoгo производства сравнительно крупных яхт и катеров. До последнего времени, как и при постройке судов из «традиционных» материалов ­ дерева или металла, работы по монтажу в корпусе вceгo внутpeннeгo оборудования выполнялись поэлементно.

По очереди подавались, подгонялись и крепились прочные переборки (поперечные и продольные), различные легкие выгородки, фундаменты, шкафы, рундуки, койки; монтировались изоляция, внутренняя дeкopaтивная зашивка, пайолы и т. п. Широкое применение стеклопластика и при изготовлении оборудования по­зволило внедрить новый способ постройки, при котором судно собирается не из двух, как обычно, а из трех отдельно формуемых секций.

В секцию корпуса­ оболочки грузится объемная секция «внутренней обстройки», включающая большую часть элементов оборудования и отделки, конструктивно объединенных плоскостями зашивки с бортов, поперечными пере­борками с носа и кормы и настилом (пайолом) со стороны днища. Связав между собой эти две секции, можно закрывать оборудованный корпус третьей секциеи ­палубой (этот момент и показан на приводи­мом фото).

Такой вариант обеспечивает некоторое общее уменьшение веса судна (около 500 кг на 15­метровой яхте), а главное ­ дает возможность резко сократить продолжительность eгo постройки. Так, цикл построй­ки серийной яхты «Коламбиа­50» (США) сократился со 180 до 140 дней, общая стоимость работ верфи снизилась на 30%.

Отдельные конструктивные элементы.    Необходимо учитывать следующие общие рекомендации. В местах приложения сосредоточен­ных нагрузок (под киповыми планками, у пяртнер­са и т. п.) требуется иногда двойное увеличение тол­щины обшивки за счет укладки дополнительных слоев армирующего материала ­ обязательно между oc­новными слоями (рис, 7).

Во всех случаях утолщается обшивка на участках перехода от транца к борту и днищу, а также в pa­йонe киля и форштевня. Например, у киля парус­ной яхты слои армирующего материала поочередно переходят с oднoгo борта на другой, благодаря чему толщина обшивки о этом районе удваивается, а кроме тoгo укладываются дополнительные слои (рис. 8).

Транец мотолодки.   Толщину транца можно принимать по рекомендациям американской корпорации «ОВС», приводимым в табл, 7. Типичным подкреплением под подвесной мотоp является местное утолщение транца с вклеиванием между слоями стекло­пластика слоя фанеры (рис. 9); в таблице и показана суммарная толщина транца вместе с такой фанерной вставкой.

Жесткость транца повышается (рис. 10, 11) приданием ему некоторой выпуклости и установкой кормовой банки, которая, как и днище моторной ниши, играет роль шельфа. Установка вертикальных книц может быть рекомендована только для катеров, имеющих внутренний киль и стрингера.

Планширь.   Это исключительно важный для бес­палубноrо судна конструктивный элемент, обеспечи­вающий жесткость бортов ­ препятствующий поперечному перемещению их верхних кромок. Считается, что планширь должен выдерживать двойной вес лод­ки, пост­вленной на борт; такая прочность необхо­дима, например, при столкновениях.

В простейшем случае планширь формуется заодно с обшивкой в виде фланца, oтoгнутoгo внутрь или, что лучше, наружу корпуса (рис. 12). Конструкции более сложных изготовляемых заранее и присоеди­няемых к корпусу планширей разнообразны: это могут быть деревянные планки, алюминиевые и пластмассовые профили или даже отдельно отформованные плоскостные секции из стеклопластика. В последнем случае планширь часто объединяют с банками в одну «палубную» секцию, соединяемую с корпусом на клею, болтах, заклепках и т, п.

Установка швертового колодца.     Oтмe­тим, что с особой тщательностью следует выполнять присоединение швертового колодца к корпусу швертбота. Рекомендуется предварительно изготовленный узел колодца устанавливать на место во время формования обшивки, заформовывая фланцем внутрь нее (рис. 13, 14).

Переборки.       В принципе на судах длиной мeньше 15 м необходимость установки переборок ника­кими правилами не оговаривается, однако их обычно приходится устанавливать для обеспечения попереч­ной прочности корпуса и непотопляемости судна. Пе­реборки обычно вырезают из фанеры толщиной 6­ — 1О мм для малых яхт и катеров и 12­ — 18 мм для крупных крейсерских яхт, а затем оклеивают стекло­пластиком. Бывают переборки и трехслойной конструкции (стеклопластик и пенопласт внутри) и т. д.

Крепление переборки к обшивке (рис, 15) в большинстве случаев выполняется при формовкой «мок­рьми треугольниками». Часто бывает достаточно угольника из двух — тpex слоев стеклоткани с расположением основы вдоль контура переборки. Верхняя полоса вceгдa должна быть несколько шире нижней; «уголь­ники» ставятся обязательно с обеих сторон переборки. Таким же образом соединяются и все другие взаимно-перпендикулярные конструктивные элементы.

Толщина «полки угольника» обычно равна полови­не толщины присоединяемой к обшивке конструкции, а ширина «полки» равна 7­ — 8 ее толщинам.

Элементы, воспринимающие сосредоточенные нагрузки.   В корпусе любого малого судна имеются конструктив­ные элементы, не участвующие в обеспечении общей прочности, но играющие не менее важную роль. К числу их относятся, например, машинные фундаменты. Для установки двигателей небольшой мощности иногда бы­вает достаточно простого усиления существующих стрингеров. В тех случаях, кoгдa необходимы специальные фундаментные балки коробчатого или Г -образного сечения (рис. 16), их надо протягивать от переборки до переборки (или от рамнoгo шпангоута до paмнoгo шпангоута) и обязательно скреплять с ними.

На яхтах особо ответственными узлами, передающими сосредоточенные усилия, являются крепления фальшкиля (или плавника с фальшкилем) и мачты. Конструкция вaнт — ­путeнсов также должна предусматривать разнесение тяги от вант на возможно б6льщую площадь обшивки; на рис. 17 показаны шесть вариантов этого узла.

Степс на небольших­ яхтах нет необходимости выполнять в виде солидного бруса, как это делается на многих деревянных cудax;  достаточно использовать легкую предварительно отформиванную конструкцию (рис. 18).

Правильный подход к конструиро­ванию­ основных узлов можно проиллюстрировать эскизами корпуса с трехслойной обшивкой построенной в  Германии 10 — мeтpo­вой крейсерской яхты с обводами шарпи.  Минимальная толщина несущих слоев стеклопластика (с арми­рованием стеклотканью) 2,5 мм, заполнителя ­ 20 мм.

На рис. 19 показано оформление скулы с исполь­зованием заформованного в самый угол дополнительнoгo стеклопластикового треугольного профиля; в целом узел получается очень жестким и представляет собой как бы продольную балку набора. Такие же решения применены и в остальных продольных coe­динениях, например в соединении палубы с бортом  (рис. 20). Поперечный набор в чистом виде отсутствует.

Вес киля (рис. 21) при помощи установленных изнутри корпуса дополнительных стрингеров ­- швеллеров, перевязанных стальными же поперечинами, и пластины, приваренной к плавнику, распределен на большую площадь днища. Такими же наложенными на обшивку швеллерами (рис. 22) разносятся на днище и нагрузки от шпора мачты. Рассмотренные узлы вполне применимы и при индивидуальной постройке небольшой яхты или катера.

Болтовые соединения.    К болтовым соединениям конструкций из стеклопластика предъявляются следующие требования:

­       —   диаметр болта d обычно должен быть равен толщине соединяемого материала (не менее);

­       —   отстояние болта от края связи не должно быть менее 3 d;

­       —  расстояние между болтами (шаг) не должно быть менее 4 d;

­      — под гайку и головку болта подкладывается шайба диаметром не менее 2,5 d.

М. В. Михайлов.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №28.